Расчет усилий в механизме возникающих при различных режимах работы

 

Выбор мощности двигателя основан на расчете усилий.

Определяем усилие, необходимое для вращения распределителя:

 

, (2.1)

 

где m - вращающаяся масса, кг;

m - коэффициент трения в роликах, на которых вращается распределитель.

Для разгруженного распределителя:

 Н;

для загруженного распределителя:

Н.

Определяем вращающийся момент:

 

, (2.2)

 

где R _зк - радиус зубчатого колеса, м.

Для разгруженного распределителя:

Н·м;

для загруженного распределителя:

Н·м.

Угловая скорость механизма поворота распределителя определяется как:

 

, (2.3)

 

где j - угол поворота, рад;

t - время поворота на заданный угол, с.

рад/с.

Для остальных углов угловая скорость механизма будет такая же, как и для угла 60⁰.

Мощность, необходимая для вращения распределителя, определяется как:

 

; (2.4)

 

для разгруженного распределителя:

Вт;

для загруженного распределителя:

Вт.

Определяем статическую мощность на валу двигателя:

 

, (2.5)

 

где h _пер - КПД передачи, зависящий от загрузки механизма.

Для разгруженного распределителя:

 Вт;

для загруженного распределителя:

 Вт.

Определяем номинальную скорость электродвигателя:

 

, (2.6)

 

где i - передаточное число кинематической цепи.

Определяем статические моменты двигателя:

 

, (2.7)

 

Для разгруженного распределителя:

 Н·м;

для загруженного распределителя:

 Н·м.

 

3. Построение нагрузочной диаграммы механизма и предварительный выбор мощности двигателя

По результатам расчётов строим нагрузочную диаграмму M=f(t).

По нагрузочной диаграмме (рис. 3.1) определяем фактическую ПВ_ф%, то есть фактическую продолжительность включения:

 

   ,   (3.1)

где tр1, tр2, … - времена работы, с;

to1, to2, … - времена пауз, с;

Тцикла - время цикла, с.

.

Так как ПВ_ф>60%, то режим работы двигателя длительный.

Определяем эквивалентный момент М_э:

 

,                                (3.2)

 

Из стандартного ряда принимаем ПВ = 100%.

Пересчитываем М_э, соответствующий ПВ_ф на момент М_ст, который будет соответствовать выбранному стандартному ПВ_ст:

 

;                                   (3.3)

.

 

После этого определяем расчётную мощность:

 

,                             (3.4)

 

где коэффициент (1,1¸1,3) учитывает дополнительный нагрев двигателя за время переходных процессов, который не учтён при предварительном выборе мощности двигателя.

.

По каталогу, в соответствии с принятым ПВ_ст выбирем двигатель так, чтобы Р_н ³ Р_{рас ч} .

Тип Д 31;

Р=7 кВт;

U_н=220 В;

n_н=1440 об/мин;

R_я + R_д.п =0,194 Ом;

R_пар=120 Ом;

J=1,2 кг·м^2;

I_ня=38 А;

I_н=1,45 А.

Так как электродвигателей с необходимой частотой вращения нет, то:

пересчитываем угловую скорость двигателя:

 

 (3.5)

 

Передаточное отношение редуктора:

 

 (3.6)

 

Статические моменты для выбранного двигателя:

Для разгруженного распределителя:

 

 (3.7)

 

для загруженного распределителя:

 (3.8)